Kunstige cellemembraner er nogle af de vigtigste værktøjer i moderne biovidenskab. De giver os en bedre forståelse af, hvordan celler fungerer, og dermed hjælper de os til at forstå sygdomme, udvikle lægemidler og så videre.
Også på Syddansk Universitet arbejder forskere med kunstige cellemembraner, blandt andet med fokus på hvordan man kan få forskellige stoffer til at krydse membranen og nå frem til destinationer inde i cellekernen.
»For at forstå komplekse systemer såsom biologiske celler er det helt afgørende, at vi forstår de simplere dele, som cellen udgøres af, for eksempel cellemembranen. Det kan vi gennem studier af modelmembraner,« forklarer Jonas Camillus Jeppesen, ph.d.-studerende på Syddansk Universitet.
Cellemembraner danner blomsterfirgurer ved 0 grader
På den baggrund satte han og en gruppe kolleger sig for at undersøge, om strukturer i membranen forbliver statiske, eller om de ændrer sig med tiden, mens membranerne bliver brugt til forskning. Deres studie er rapporteret i tidsskriftet Langmuir, og Jonas Camillus Jeppesen er hovedforfatter.
»Vi vidste, at hvis man fryser membraner, der indeholder to forskellige typer fedtmolekyler (lipider), vil der dannes nogle bemærkelsesværdige blomsterfigurer. De dannes af den ene type fedtmolekyler, der samler sig i grupper, også kaldet domæner. Det er ligesom at fryse en blanding af olie og vand: Når vandet fryser ved 0 grader celsius dannes iskrystaller, eller domæner, i stadig flydende olie.«
»Vi vidste, at disse blomsterformede domæner dannes, men vi vidste ikke, om de var stabile statiske strukturer, eller om de ville ændre form på et tidspunkt,« siger Jonas Camillus Jeppesen.
Processen dokumenteret med øget hastighed
Holdet besluttede at fotodokumentere processen. Deres film, som er optaget med relativt lang tid mellem hvert billede og derfor ser ud, som om den afspilles i høj fart, afslører, at det kun tager et par minutter for fedtmolekylerne at samles i de smukke blomsterformationer, når temperaturen falder til under frysepunktet.
»Men det viser sig, at disse blomsterfigurer ikke holder på ubestemt tid. Efter et par dage er de helt anderledes at se på. Nogle blomsterblade ser ud, som om de er visnet, mens andre er vokset. Efter et par uger er de næsten helt runde,« siger Jonas Camillus Jeppesen.
Forklaringen er, at fedtmolekyler gør som alle andre elementer i naturen: De søger den mest afslappede tilstand, tilstanden af ligevægt. For membrandomæner er den tilstand rund.
Set i dette lys var det ikke overraskende for Jonas Camillus Jeppesen og kollegerne at se fedtmolekyleblomsterne blive runde i deres eksperiment.
»Men det var vigtigt at finde ud af, hvor længe domænerne forbliver blomsterformede. Forskere har antaget, at de er statiske, i hvert fald i flere timer. Vi har nu vist, at det er rimeligt at antage, at blomsterne er statiske i timevis, men ikke i dagevis.«
